长输管道工程关键工序质量影响因素及控制措施

陈均涛

中国石油长庆油田分公司 技术监测中心 （陕西 西安 710021）

长输管道工程关键工序质量影响因素及控制措施

陈均涛

中国石油长庆油田分公司 技术监测中心 （陕西 西安 710021）

主要以长输管道建设工程施工焊接、防腐补口补伤、下沟回填等关键工序易出现的质量问题为研究对象，解剖分析影响长输管道建设工程关键工序质量的相关因素，并提出预防和控制措施。为长输管道建设工程质量管理工作积累了经验，为提高长输管道建设工程整体质量水平奠定了坚实的基础。

长输管道工程 关键工序 质量控制

长输管道作为铁路、公路、海运、航空和管道五大运输行业之一，除特殊地形设置跨越架空敷设外，一般均敷设于地下。随着西气东输复线工程和能源管输骨架系统工程的相继建设，国内长距离输气、输油管道建设数量逐年增加，焊接施工手段和焊接技术水平发展提高较快，管道施工质量也有了大幅度的提升。

随着国内炼钢技术的发展，X70、X80高强钢级先后研制成功，解决了长输管道制管用材问题。长输管道现场通常采用的是STT或手工电弧焊打底焊，半自动热焊、填充、盖面焊焊接工艺；平坦地段还采用全自动打底焊、热焊、填充及盖面焊；局部困难地段焊缝、返修、碰（死）口连头等均采用操作相对简便灵活的手工电弧焊。总之，不同情况下所选用的焊接方式由施工单位根据自身设备和焊工技术水平情况自行确定。

长输管道一般输送石油、天然气、煤层气及化工原料等有毒、有害、易燃、易爆介质，具有输送能力强，辐射范围广等优点。管道途经沙漠、戈壁、群山、峻岭、沟壑、河流、水网等地段，途径地区地质情况复杂多变，气候、环境四季分明，发达地区人口密集度和风情文化差异性大。不但工期要求紧，投产任务急，而且质量控制难度大，尤其是管道施工中易出现的质量问题，给管道质量和安全运行带来了潜在危害。因此，抓好长输管道建设工程关键工序质量是管道建设工程安全运行的基本保障。

1 长输管道焊接质量的影响因素及控制措施

1.1 焊接质量的影响因素及控制措施

1.1.1 施工流动性

影响因素：长输管道的焊接作业处在流动状态，施工作业面随着施工进度而不断迁移，人员、设备及保障设施也随之移动，相对熟悉的作业点时刻都在发生着变化与更新。与工厂化、预制化生产比较，不仅增加了施工管理、质量管理、安全管理等方面的难度，也给焊接质量带来影响。

控制措施：加强对施工机组的管理，开展全员质量意识教育，实行监理跟班检查监督，保证质量控制体系正常运行，克服迁移变动带来的影响，实现焊接质量处于受控状态。

1.1.2 地形差异

影响因素：长输管道工程走向，施工遇到的地形地貌不以施工单位的意志而定。一条长输管道的铺设，会遇到多种地形地貌，不仅地质条件复杂，而且地形差异性大。如西气东输管道、西部原油成品油管道、兰郑长成品油管道等工程，自西向东途经戈壁、沙漠、山区、沟壑、丘陵、水域等地段。山区地段施工难度相对较大，在地形险峻、坡度陡立的地形段，没有施工作业面，设备无法靠近停放，只有在陡立的山坡上寻求开辟比较狭小的作业场地，采用边焊接边移动管道的方法完成焊接、检测等工作。这种艰难的施工条件会对管道焊接质量造成必然的影响。

控制措施：采取双联焊或三联焊焊接，对组对、焊接质量进行严格控制，防止强力组对或组对间隙、错边量超标。按照设计要求和规范规定进行无损检测，确保焊接一次合格率达到95%以上。对山区、石方、水地等特殊地段管道的焊接，制定专项施工方案，按照专项施工方案和技术规程的要求，对焊接质量严格进行控制。

1.1.3 环境差别

影响因素：野外施工会遇到春、夏、秋、冬不同的季节及降温、刮风、下雨、下雪等变化的气候环境。在水网湿地地段，焊件表面易结露受潮或被泥水浸湿等。除现场双联管集中焊接外，其余焊接均在现场，外围多变的气候环境都会对焊接质量产生较大的影响。

控制措施：按照规范要求，正确控制焊件温度和焊接环境温度。当环境温度不能保证焊接质量时，应根据规范要求采取防护措施。如：加装防风棚、防雨防雪棚、保暖棚，加热保暖，封堵管口等；在雨、雪、刮风或空气湿度大于90%的天气，保护措施达不到标准规定的焊接条件时，停止焊接作业；在泥水或湿地地段，用铺设防潮带将焊缝与湿地隔离，加热清除管端污染物。

1.1.4 人口密集区

影响因素：在我国东部经济发达、人口密集地区，由于受地理位置、社会环境、外界因素的影响，焊接作业不能连续进行，管道焊接留头多，后续连头数量增加，施工困难加大，焊接质量较难保证。

控制措施：优化施工方案，协调企地关系，构建和谐施工环境，保证焊接作业的连续性，减少管道施工留头个数，提高焊接一次合格率。

1.1.5 对口器撤离

影响因素：对口器是长输管道组对常采用的方法和手段。对口器分内对口器和外对口器2种。无论使用哪种对口器，如果对口器装配不当或撤离时间过早，都会造成错边量超标，根焊（固定焊）长度达不到要求。

控制措施：根焊施焊前，应分别对对口器的装配质量、坡口清理、管道临时支撑或固定设施、预热、焊条烘烤等工作逐项检查确认；对组对操作人员严格要求，增强责任心和责任感，防止组对错边量超标；正确选择对口器撤离时间。内对口器撤离时，根焊（固定焊）长度要达到焊缝全长的100%，外对口器撤离时，根焊（固定焊）长度要达到焊缝全长的50%及以上。

1.1.6 焊位多样化

影响因素：管道焊接现场多为水平固定或倾斜固定对接焊,其主要包括平焊、立焊、仰焊、横焊等焊接位置。焊工操作水平、技术能力、焊接方法、焊接部位等都将影响管道的焊接质量。

控制措施：加强焊工技能培训，提高焊工焊接操作水平，对不同的焊接部位，由持相应操作证件的焊工施焊，禁止无证上岗焊接。

1.1.7 预热与层温

影响因素：焊件温度、层间温度达不到规定值；焊材没有烘烤；焊接流水作业时，每道焊接时间间隔过长，层间温度不满足焊接要求；预热程序不按规定进行，温度达不到要求。

控制措施：按规范要求，对焊件、焊条进行预热、烘烤处理；缩短工序及层间焊接停留时间，采取保温措施。

1.1.8 材料与焊规

影响因素：焊件、焊材质量；焊接工艺评定报告；不按工艺规程调节焊接参数；工艺规程执行率较低；不严格执行返修工艺规程，凭经验进行返修作业。

控制措施：严格执行材料及工艺规程报验制度，保证管道及组成件、焊接材料、焊接工艺规程符合要求；严格执行焊接工艺规程和返修工艺规程，正确选择焊接和返修参数；抽查工艺规程的执行情况，提高工艺规程的执行率。

1.2 焊缝缺陷的影响因素及控制措施

1.2.1 未熔合

影响因素：焊接电弧吹偏；坡口钝边过厚，角度太小，组对间隙不足；焊接电流过小，电压偏低，焊接速度过快；焊接操作不当，焊接角度不正确。

控制措施：正确选用和加工坡口尺寸，保证对口间隙；合理选择焊接电流及焊接速度；增强焊工责任心，认真操作，适当保持焊条角度，防止偏斜。

1.2.2 裂纹

影响因素：焊缝中存在低熔点物质FeS；焊件及焊条内含硫、磷等杂质；焊条不烘烤；对口器撤离过早，根焊裂纹；外界应力及环境影响。

控制措施：减少硫、磷等有害元素含量；使用低氢型碱性焊接时，严格烘干，在100～150℃存放，随用随取；严格清理焊接区域污物，去除焊丝表面碳氢化合物和水分，减少氢的来源；避免在雨、雪天气的露天场所、低温环境下焊接；采取预热和后热，控制层间温度，保证层间温度不小于预热温度；选用合理的焊接规范，避免焊接接头中出现硬淬组织；提高对口质量，避免强行组对，减少预应力；选择焊接顺序，减少焊缝变形和焊接应力；改善散热条件，使低熔点物质上浮于焊缝表面；及时做消氢处理。

1.2.3 气孔

影响因素：焊接区保护受到破坏；焊丝和母材表面有油污、铁锈、水份；焊接材料受潮，烘烤不充分；焊接电流过大或过小，焊接速度过快；使用低氢焊条时，电源极性不正确，电弧过长，电压偏高；引弧方法或接头不良；焊件潮湿，梅雨或空气湿度大。

控制措施：提高操作技能，防止气体（焊剂）给送中断；焊前仔细清理母材和焊丝表面油污、铁锈等，预热除去水分；对焊材进行烘烤，低氢焊条存放于保温筒中；采取合适的焊接电流和焊接速度，适当摆动；使用低氢焊条焊接时应仔细校对电源极性，短弧操作；在空气湿度大于90%或雨、雪天气，采取有效措施；选择性能稳定的焊机；在自动焊或半自动焊时，在下一道焊焊接前，应用砂轮打磨清除已形成焊道表面的密集气孔。

1.2.4 夹渣

影响因素：多次焊接时，每次焊道间的熔渣未清理干净，焊接电流过小，焊接速度过快；焊接坡口角度过小，焊缝成形不良；焊条角度和运条方法不当；焊条质量差；焊后残留在焊缝中的熔渣，在焊缝形成过程中未能及时浮出。

控制措施：多层焊时，注意将前道焊缝的熔渣清理干净后，再焊接下一道(层)焊缝；选用合适的焊接电流和焊接速度；适当加大焊接坡口角度；严格控制焊条角度和焊丝位置，改善焊道成形；选用质量优良的焊条；正确掌握运条手法，焊条摆动的方式要利于熔渣上浮。

1.2.5 咬边

影响因素：焊接工艺参数选择不正确，操作手法不正确；盖面焊接操作不当，或焊接电流不稳定；焊缝与母材交接处形成母材缺口或未填满。

控制措施：正确选择焊接电流和焊接速度；正确掌握运条手法和运条角度；采取短弧焊接；加强自检工作，增强焊接技能培训。

1.2.6 未焊透

影响因素：焊接时，焊接接头根部未完全熔透；组对间隙过小、坡口角度过小、钝边过大，以及焊接电流过小，电弧电压太低，焊接速度快；焊缝间隙过大,焊缝内道上部易产生焊瘤,内道下部易产生内凹。

控制措施：正确选用和加工坡口尺寸，保证规定的焊接间隙，正确选用焊接电流、电压和焊接速度，仔细清理层间或母材边缘的氧化物和熔渣。控制错边量，选择合适的焊材规格等。

2 管道补口补伤质量的影响因素及控制措施

2.1 补口带炭化

影响因素：火焰在局部烘烤的停留时间过长；火焰距带距离过近。

控制措施：改变火焰移动速度，控制火焰在局部烘烤的停留时间；合理调整火焰距带距离。

2.2 补口带皱折

影响因素：烘烤温度不匀，用辊子推压时受力不均匀，带下存在未熔胶块。

控制措施：调整火焰大小，均匀移动火焰速度，防止火焰停留时间和出现漏烤；辊压时用力均匀。

2.3 补口带空鼓

影响因素：补口带内部空气未完全排出或烘烤温度过低；带内积存气泡或带胶未融化。

控制措施：操作时火焰应从中间向两边移动，火焰烘烤时摆动均匀，用辊子赶尽带内气体。

2.4 补口带开胶

影响因素：补口带径向局部溢胶宽度不匀或未溢胶、开胶，主要是烘烤温度和停留时间不符合规定，未采取防风、防雨、防尘措施。

控制措施：控制对补口带的烘烤时间，掌握正确的烘烤方法和移动速度，采取防风、防雨、防尘措施。

2.5 补口带粘接

影响因素：补口带粘接力局部达不到规定；局部粘接力小：焊口污物或泥水清理不干净，除锈不彻底；管口预热不匀，补口带烘烤温度达不到规定，热熔胶熔融不均；整体粘接力小：焊口污物或泥水清理不干净，管口金属预热不匀，操作不当或补口带质量差，底漆固化快,未按补口带生产厂使用说明书施工。

控制措施：清理管口表面污物或泥水；对管口金属采用喷砂除锈，清洁表面砂粒浮尘，均匀预热管口，使补口带热熔胶全部熔融；严格操作程序，使用合格的补口带。

2.6 补口带搭接

影响因素：补口带中心线与焊缝不重合，安放位置偏向一侧；作业人员责任心不强，烘烤温度不匀，收缩率不一致等因素造成。

控制措施：增强作业人员责任心，将补口带中心线与焊缝重合安放，或用划线法控制补口带安放偏移量，从中心线向两侧均匀烘烤。

2.7 防腐层补伤

影响因素：补伤操作人员不清楚补伤标准的相关要求，只知道用补伤棒修补；责任心不强；补伤后不进行电火花检漏测试，凭感觉判断补口质量。

控制措施：加强标准规范学习，增强操作者责任心，严格执行标准规范及补伤工艺规定，按其损伤程度，选用热熔补伤棒、补伤片或补口带的补伤工艺修补，用火花检漏仪检测合格。

3 管道下沟回填质量的影响因素及控制措施

3.1 管道下沟

影响因素：挖沟机、吊管机、沟内坚硬异物等威胁管道防腐层，管沟沟底不平，平直段不顺直；无截留、防冲刷设施；水位高地段存在漂管。

控制措施：管道下沟回填时，首先对管道防腐层进行目测和电火花检漏；其次在管道吊装时注意吊机位置和吊机数量；最后清理沟内坚硬异物。管沟沟底处理平整，采用灰土消除湿陷性黄土段；高水位地段，降低沟内积水，防止管道飘移；管道下沟时采用多台吊装设备起吊，使管道受力均匀，避免机械设备损伤管道防腐层。

3.2 管道回填

影响因素：石方段管沟，管道周围未采取细土或细砂保护，回填石块或细土内含粒径超标的石块和含易腐蚀的杂质；管道下方回填土不密实，或管道悬空；特殊地段未设置截流和防冲刷设施。

控制措施：在石方段管道周围敷设200～300mm厚细土或细砂保护层。管道回填时，按照设计要求做好截流墙、防冲刷、护岸（坡）、截（排）水沟及陡坎恢复。

4 结束语

长输管道建设工程关键工序质量控制涉及施工过程的多道工序，而焊接质量、防腐补伤质量及下沟回填质量是管道建设工程质量控制的关键工序，是长输管道工程安全运行的基础。通过对长输管道工程关键工序易出现的质量问题分析研究,找出了出现质量问题的原因和影响因素，做到有的放矢，采取有效的预防和控制措施，把问题消灭在萌芽状态，为以后的长输管道关键工序质量控制积累经验，提升施工单位的质量管理水平，延长长输管道埋地使用年限,缓解维护更换压力,增强长输管道的安全系数。

[1]SY/T 4103-2006钢制管道焊接及验收[S].

[2]刘康勇,李东军.管道建设与焊接质量控制措施[J].管道技术与设备,2003(2).

[3]田金柱.压力管道施工焊接质量控制[J].管道技术与设备,2008(3).

Quality problems appearing easily at the critical procedures of long-distance pipeline construction project like the construction welding,the repaired mouth and repaired wound for anti-corrosion,and the trench backfill,are regarded as the object of research.And then relevant factors influencing the key procedure quality of long-distance pipeline construction project are analyzed, followed by some suggestions of prevent and controlling measures.This study accumulates experiences for the quality management of long-distance pipeline construction project,and lays the solid foundation for improving the whole level of that project.

long-distance pipeline project;critical/key procedure;quality control

陈均涛（1959-），男，工程师，主要从事工程质量监督工作。

2012-03-18▎